Fiche_élève - Phychim - Académie de Versailles

Document élève
Académie de Versailles – Groupe de travail lycée
1
Lancer n’est pas jouer !
Au tennis, le service est un des coups les plus difficiles techniquement à réaliser. L’analyse vidéo du
mouvement de la balle et des gestes du joueur lors du lancer est un précieux outil pour les entraîneurs
dont l’objectif est d’augmenter les performances de l’athlète de haut niveau.
Andy Roddick
Document 1
L’un des secrets d’un service
« canon » au tennis est de frapper
la balle dans sa phase descendante.
Pour cela, le joueur doit posséder
un lancer de balle parfaitement
reproductible ainsi qu’une grande
coordination de ses mouvements.
http://acver.fr/service
http://acver.fr/balle-
lancer
Document 2
L'accélération est une grandeur physique vectorielle,
appelée de façon plus précise « vecteur accélération »,
utilisée en cinématique pour représenter la modification
affectant le vecteur vitesse d'un mouvement en fonction
du temps. La norme (l'intensité) de ce vecteur est appelée
simplement « accélération » sans autre qualificatif.
D’après Wikipédia
http://acver.fr/mvt-voiture
http://acver.fr/avion
Document 3
Le champ de pesanteur est le champ attractif qui
s'exerce sur tout corps matériel (donc doté d'une
masse) au voisinage de la Terre ou d'une autre
planète. Il est généralement appelé plus simplement
pesanteur. Il s'agit d'un champ d'accélération dont
l'intensité, à la surface de la Terre à l'altitude 0 m,
vaut approximativement 9,81 m.s-2 (ou 9,81 N/kg).
D’après Wikipédia
Document 4
Allure d’une chronophotographie d’une balle de tennis
lâchée verticalement sans vitesse initiale
a

Document élève
Académie de Versailles – Groupe de travail lycée
2
1. Questions préliminaires qualitatives
Selon vous :
Q1. Dans le document 1, comment varie la vitesse de la balle de tennis lors du lancer de balle ?
Q2. Dans le document 2 :
a) Quelle situation correspond à un mouvement rectiligne uniforme de la voiture ? À quoi le voit-on ?
b) Comment décrit-on les autres mouvements de la voiture ? Comment les repère-t-on ?
c) Lorsque la voiture prend un virage à vitesse constante, le mouvement est-il accéléré ?
Q3. Dans le document 1, la balle de tennis possède-t-elle une accélération?
APPEL 1
Appeler le professeur afin de valider vos réponses et évaluer la compétence « s’approprier ».
2. Validation expérimentale
APPEL 2
Appeler le professeur afin de valider votre protocole de mesures.
3. L’énigme à résoudre
Quelle est la grandeur physique cachée associée à l’accélération de la balle de tennis ?
On cherche à vérifier expérimentalement les réponses données concernant le lancer
vertical de la balle de tennis : à partir du moment où la balle a quitté la main du joueur,
comment sa vitesse évolue-t-elle au cours du temps ? Que dire de son accélération dans
les différentes phases du mouvement ?
On attend une réponse quantitative et argumentée en réalisant ou en exploitant une vidéo
à l’aide du logiciel mis à votre disposition.

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3
Et maintenant, j’évalue mon travail…
Niveau A : j’y suis parvenu seul, sans aucune aide
Niveau B : j’y suis parvenu après avoir obtenu une aide (de mon binôme, d’un autre groupe, de mon professeur)
Niveau C : j’y suis parvenu après plusieurs « coups de pouce »
Niveau D : je n’y suis pas parvenu malgré les différents « coups de pouce »
Compétence évaluée par le professeur (APPEL 1)
A
B
C
D
S’approprier
 Rechercher, extraire et organiser l'information en lien avec une situation
 J'ai identifié sur un document vidéo les différentes phases d’un mouvement rectiligne
(mouvement accéléré, uniforme, retardé).
 J'ai compris qu’un mouvement rectiligne uniforme (vitesse et direction constantes) est
repérable par un pendule vertical.
 J'ai observé qu'un objet en mouvement possède une accélération dès lors que sa vitesse
change de valeur ou de direction.
Compétences évaluées par l’élève en autonomie
A
B
C
D
Analyser
 Proposer une stratégie pour répondre à une problématique
J'ai su rédiger un protocole en 2 étapes:
- réalisation d'une vidéo avec une webcam ;
- utilisation d’un logiciel de pointage d’images vidéo (repérage des positions du
centre d’inertie de la balle de tennis en fonction du temps ; calcul de la vitesse par
dérivation…)
 Formuler une hypothèse
J'ai identifié la valeur de l’accélération comme étant celle du coefficient directeur de la
courbe vy(t)
Réaliser
 Utiliser le matériel de manière adaptée (dont l'outil informatique)
 J'ai réalisé une vidéo d'un mouvement de lancer vertical d’une balle de tennis
 J'ai relevé les positions successives occupées par le centre d'inertie de la balle, à l'aide d'un
logiciel de pointage
A partir de la courbe y(t), j'ai su calculer et représenter vy(t)
J'ai su calculer le coefficient directeur de la courbe vy(t)
Valider
 analyser les résultats de façon critique
 J'ai observé que l'accélération est constante, aux incertitudes de mesure près.
 J'ai reconnu que la valeur de l’accélération est égale à l’intensité de la pesanteur terrestre
(g = 9,8 m.s-2)
Communiquer
 présenter, formuler une proposition, une argumentation, une synthèse ou une
conclusion de manière cohérente, complète et compréhensible
 J'ai su rédiger un compte-rendu argumenté et soigné de mes expériences.

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4
Exemples de JOKERS à découper et à distribuer aux binômes si nécessaire
JOKER 1
Principe d’inertie : dans un référentiel galiléen, le centre d’inertie d’un solide isolé
ou pseudo-isolé suit un mouvement rectiligne uniforme ou est immobile.
JOKER 2
Dans la vidéo, prêtez attention aux positions d’équilibre que prend le pendule.
JOKER 3
Ecrire le protocole permettant d’afficher et de modéliser la fonction vy=f(t)
représentant l’évolution temporelle de la vitesse verticale du centre d’inertie de la
balle de tennis en fonction du temps.
JOKER 4
Donner l’expression littérale de l’équation horaire vy(t).
Quelle est la signification physique du coefficient directeur de la droite vy(t)
JOKER 5
En mathématique lorsqu’on étudie les variations d’une fonction, on étudie sa
dérivée.